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一款节电50%的液压站改造方案
时间:2019/12/19    来源:本站

摘要

针对的打头机液压站,本项目采用电液伺服节能技术,使用伺服电机代替原有异步机系统,并增加响应的伺服驱动器对伺服电机进行控制,利用伺服电机可以压力闭环的优势,实现“用多少给多少,不用不给”,即只有在动作的时候耗电,而保压状态下停止耗电,达到节能降耗的目的;

通过前期调研与现场测试,并结合之前液压站改造经验,经过计算,我们保守估计,本项目经过节能改造后预计节电率为50%左右。

(客户案例)根据客户两次现场勘察工艺及计算,节电率可以达到50%,即每个液压站每年可节约用电10万元左右。四个液压站每年可节约用电40万左右。(详见技术参数计算,改造后,为了便于客户直观统计效果,客户安装电表,直观节电效果)。二、改造后,油泵系统的寿命可以提高5倍以上。故障率减少80%。

 

一、 电液伺服节能技术简介

节能原理:液压站的工作状态,如快下、慢下、保压、卸荷、慢速回程、快速回程等要求,自动调节油泵的转速,调节油泵供油量,使油泵实际供油量与液压站实际负载流量在任何工作阶段均能保持一致,使电机在整个变化的负荷范围内的能量消耗达到所需的最小程度,彻底消除溢流现象,并确保电机平稳、精确地运行。

 

 

异步机液压系统与电液伺服系统对比

异步机动力系统

电液伺服系统

冷却、保压时,电机仍然保持高速转动

电机输出功率随实际需求变化,做到供等于求

转动惯量大,响应速度慢,调节困难

响应时间快,从0启动到全速全压仅需30ms,生产效率高

开环控制,生产稳定性难以保证

压力闭环控制,稳定精密,重复精度高

噪音大,维护成本上升,使用寿命短

矢量控制,振动小,噪音低,使用寿命延长

存在溢流情况,能耗大

节能率******可达30%以上

溢流使油温升高,加速液压系统密封件老化,引起泄漏,降低效率

无溢流、油温可以保持在35℃-40℃

 

改造前后图:

1.改造前

 

改造后

 

 

 

案例

  打头机液压站设备的液压伺服同步控制系统和智能化控制节能系统改造项目,达成技术协议条款如下:

 

一、总则

1)、A本技术协议提出的是低限度的技术节能要求,乙方应保证提供技术先进、成熟可靠、经济上合理的产品及其相应的服务。

B对中国有关安全、环保等强制性标准,必须满足其要求,改造不降低或减少原设备运行

技术能力。

2)、A在签定合同之前,甲方有义务对本技术协议所提控制技术方案进行保密。

B在签定合同之后,甲方有权提出规范、标准和规程发生变化而提出的一些补充要求,

具体内容由双方另外共同商定。

3)、液压站1套普通液压泵组

 

二、项目实施方案

2.1项目实施

2.1.1 改装前设备情况及数量见下表

一、打头机

改造前液压站配置情况

设备型号

数量套

系统流量

系统压力

电机功率

总功率/台

合计功率

ml/r

Mpa

kW

kW

液压站

1用

250

22

45

1

45

液压站

1用

150

20

45

1

45

液压站

1用

100

20

37

1

37

液压站

1用

75

20

22

1

22

 

2.1.2 改造内容

我司本着确保改造后液压站高效节能、稳定生产的前提下,尽量保持原设备的外观型态的原则制定以下改造内容:

以待改液压站为基础,用伺服永磁同步电机+伺服泵+同步伺服驱动器+压力传感器+闭环反馈同步系统取代原异步电机,根据现场机器的情况对原动力和油路系统进行改造,并视设备工艺需求对动力系统进行相应的技术处理。

四、液压站工作原理

电机带动油泵旋转,泵从油泵中吸油后打油,将机械能转化为液压油的压力能,液压油通过集成块(或阀组合)被液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中,从而控制了液动机方向的变换、力量的大小及速度的快慢,推动各种液压机械做功。

液压站又称液压泵站,是独立的液压装置,它按驱动装置(主机)要求供油,并控制油的流向、压力和流量,它适用于主机与液压装置可分离的各种液压机械下。用户购买后只要将液压站与主机上的执行机构(油缸和油马达)用油管相连,液压机械即可实现各种规定的动作、工作循环。

异步电机+高******向变量柱塞泵+溢流阀+单向阀+负载。  

对定量泵系统来说,当机器动作所需的流量小于油泵输出的流量时,多余的流量将会在工作压力下通过溢流阀卸荷,造成能量损失,如不考虑效率等损失,所浪费的能量大致如下:

W=Po×(Q-Qo)*T

式中:W — 无用功

Po — 工作压力

Q — 泵输出流量

Qo — 动作所需流量

T —时间

由式可以看出,当工作压力越高,动作速度越慢,工作时间越久,所浪费的能量越多。而由液压控制系统构成的闭环控制回路,以实际动作所需流量作为目标控制压力调节电机转速所带泵流量的合理输出,有效的减小Q, Qo之间差值,减小能耗损失。

五、改造后:液压站系统设备伺服节能改造技术参数

1) 、以第一台打头机液压站系统为例

2)、油泵型号:200cc 1台    压力:35.0 MPa  一套

3)、液压控制配套专用永磁同步电机型号1台 转速980r/min,******1500转。

表二

改造后液压站配置情况

设备型号

数量(台)

系统排量

系统压力

系统功率

  电机扭力
NM)

备注

L/min

Mpa

液压站

1

250

35

45KW

260NM

 

合计数量

1套

 

电机特点:高效节能,过载能力强,调速范围宽,PTC温度保护,响应快。

1、系统工作压力:液压站系统压力35.0MPa满足生产工艺需求有余量。

 2.压力反馈变送器 1支,辅助配件:油泵电机相关辅助连接件,电控柜,制动电阻,驱动器控制接线。

 

六、液压站系统项目改造技术

由伺服驱动器,同步伺服电机,伺服泵,压力反馈变送器, 组成压力闭环控制系统,可自动调节电机转速,使液压站在工作中1组系统用高泵根据系统控制信号进行压力闭环控制。反馈压力与需求压力进行比较运算,专用控制软件调节实时同步电机的输出,从而调节电机转速,使系统压力跟随设定压力工作。

以上系统配置并能保证当工作过程中,油缸停止带载时间较长时,传感器会检测当前压力超出目标设定值,此时,伺服驱动器会控制电机处于低速运行10Hz左右状态下保证当前系统压力需求的前提下节省电能。

七、液压站系统改造后节能效益

1)、液压站理论方案

假设所有工作站同时工作所需流量总和为Q,其中Q1状态为原方案异步电机工作流量输出状态(蓝色虚线),而节能改造后流量输出工作状态曲线如图红色曲线(低压低流时转速很低流量输出忽略不计,假设电机正常工作转速1500r/m,而低压低流时电机转速可低至十几转,不足百分之一流量输出忽略不计。)

其节能率计算如下

节能率=时间比 = 流量比 = T2/(T1+T2) * 100%(即一个完整工作周期中,负载非工作时间所占整个工作周期的比值)。

2)、改造实际效益:(以实际电表测量为准)

液压站系统工况,改造后节能效率如下:(备用系统不计算在内)

原液压站45kw系统:电机每小时实际耗电约27度/H。

以上1套泵站功耗计算如下:

(电机60%工作负载,年工作时间为8000小时计算,电费为0.85元计算)

年耗电费用为:27X8000X0.85元每度=183600元

控制系统配置

a年节约电费:183600X0.5=91800元,节电率现按照50%节电率计算

八、质保期及服务

1)、质保期36个月,从调试安装完毕之日算起。

2)、三年内风扇等易耗件免费更换。

3)、质保期内如出现问题,乙方接到通知起以快车次到达现场。

4)、在乙方安装、调试设备期间,需要甲方全力协助配合安装和调试,直到设备正常运行为止。

5)、安装调试完成后乙方提供不少于2个工作日的生产现场支持、相关技术指导、培训。

九、准备安装周期

1)、设备准备周期为10个工作日(由商务合同签署日起)

2)、设备安装(2天)调试周期为1工作日(需甲方协助配合)

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